|
<!-- === Pár obvodů s rezistory === -->
== Rezistor Smiraj smiraj kukaj ==
== Kondenzátor ==
[[Soubor:Electronic_component_resistors.jpg|thumb|300px|Rezistory značené [[Praktická elektronika/Kde získat info o součástce|barevnými proužky]]]]
[[Soubor:Electronic_component_capacitors.jpg|thumb|220px|Kondenzátory svitkové a keramické]]
[[Soubor:Electronic_component_potentiometers.jpg|thumb|200px|U některých rezistorů lze pohybem/otáčením jezdce spojitě měnit rezistenci. Nazývají se '''potenciometry''' nebo '''trimry'''.]]
[[Soubor:Electronic_component_electrolytic_capacitors.jpg|thumb|220px|Elektrolytické kondenzátory s vyznačenou polaritou]]
'''Proud protékající rezistorem je přímo úměrný napětí na rezistoru; na rezistoru se vytvoří napětí, které je přímo úměrné protékajícímu proudu.''' Schopnost brzdit proud se nazývá '''elektrický odpor''' nebo '''rezistence''' značí se '''R'''.
Kondenzátor je součástka, která je schopna pojmout '''[[../Základy#elektrický náboj|elektrický náboj]] Q'''. Schopnost ukládat náboj se označuje jako '''kapacita''' C - tedy kolik coulombů nabijeme do kondenzátoru, když je na něm napětí 1 V. Kapacitu udáváme v jednotkách '''farad F'''.
V obvodech se setkáme s dvěma různými značkami:
V určitém smyslu je možné si kondenzátor představit jako nádobu a náboj jako kapalinu. Kapacitu kondenzátoru pak v této analogii představuje plocha podstavy nádoby a napětí výška hladiny.
[[Soubor:Resistor_symbol_IEC.svg|100px]]
Kondenzátor si také můžeme představit jako pružinu. Stejně jako se dá pružina natahovat, dá se do kondenzátoru nabíjet elektrický náboj.
[[Soubor:Resistor_symbol_America.svg|100px]]
{{Pozn|Ne všechny součástky, které nějak kladou odpor elektrickému proudu, se ale chovají čistě jako rezistor. Krom oficiálně vyráběných rezistorů - součástek s přesně určenou rezistencí - se jako rezistor projevuje i běžný drát a vlhká země; naopak slaná voda nebo žárovka se chovají trochu odlišně.}}
Kondenzátor se značí takto: [[Soubor:Capacitor_Symbol.svg|Schematická značka kondenzátoru|100px]]
Rezistence se měří v jednotkách '''ohm''', značeno '''Ω'''. Vztah napětí, proudu a rezistence vyjadřuje '''Ohmův zákon''':
Pro vztah mezi napětím, nábojem a kapacitou platí:
:<math> CI = \frac{ QU}{ UR}</math> ▼:<math>U = \frac{Q}{C}</math> - napětí na kondenzátoru je tím větší, čím je v něm větší náboj a čím má ''menší'' kapacitu; neboli výška hladiny je tím větší, čím je v nádobě více kapaliny a čím má nádoba menší plochu podstavy.
http://cs.wikibooks.org/skins-1.5/common/images/button_bold.png
kde I je proud v ampérech, U je napětí ve voltech a R je odpor v ohmech. Pokud známe 2 veličiny, snadno dopočítáme třetí.
{{Příklad|1= Kondenzátor*Rezistor o kapacitěodporu ''' R = 1 FΩ''' pojmepropustí při napětí ''' U = 1 V''' náboj velikostiproud ''' I = 1 CA'''. ▼:<math>Q = U . C</math> - náboj uložený v kondenzátoru je tím větší, čím je větší kapacita a napětí na kondenzátoru; neboli množství kapaliny v nádobě je tím větší, čím má nádoba větší plochu podstavy a čím je větší hladina kapaliny.
*Rezistor o odporu '''20 kΩ''' (tj. 20 000 Ω) propustí při napětí '''100 V''' proud o velikosti 1/200 A, čili '''5 mA'''.
*Pokud rezistorem o rezistenci '''1000 Ω''' protéká proud '''1 µA''', tvoří se na něm napětí '''1 mV'''.
*Pokud víme, že rezistor při napětí '''3 V''' propustil proud '''10 mA''', víme, že má rezistenci '''300 Ω'''. }}
Odpor není jedinou vlastností rezistoru:
▲:<math>C = \frac{Q}{U}</math>
* '''tolerance''' [%] - udává možnou výrobní odchylku odporu od hodnoty na rezistoru uvedené. Běžně stačí 20%, ale pro přesné obvody se užívá i 1% či přesnější. [[../Kde získat info o součástce|Jak zjistit toleranci?]]
* zatížitelnost [W] - udává maximální [[w:výkon|výkon]], jakým je možné rezistor dlouhodobě zatížit.
Výkon '''P''', který se v rezistoru mění na teplo je součin proudu a napětí a s pomocí Ohmova zákona jej vyjádříme i pomocí ostatních veličin:
▲{{Příklad|1=Kondenzátor o kapacitě '''1 F''' pojme při napětí '''1 V''' náboj velikosti '''1 C'''.
Kondenzátor o kapacitě '''1 mF''' se bude na napětí '''10 V''' nabíjet proudem '''1 mA''' po dobu '''10 s'''.
Když poteče kondenzátorem o kapacitě '''12 nF''' proud '''1 µA''', změní se jeho napětí o '''1 V''' za '''12 ms'''.}}
:<math> WP = \frac{1}{2} U . QI = \frac{ 1U^2}{ 2R} U= I^2 . C R</math> ▼Farad je jednotka dost velká a dosahují jí jen drahé elektrolytické kondenzátory na nízké napětí. 1 mF mají běžně elektrolytické kondenzátory (i na síťové napětí), uF běžné svitkové kondenzátory, v řádu nF jsou malé destičkové kondenzátory, pF mají často už např. samotné spoje.
{{Pozn|Běžné malé rezistory mají '''zatížitelnost 0,25 W''', rezistory pro zatížitelnost např. 5 W mají velikost zhruba jako tužkové baterie. Rezistory pro malé výkony se vyrábí jako '''vrstvové''' tj. na keramickém tělísku je nanesena vrtva odporového materiálu, jejímiž rozměry se nastavuje odpor. Pro velké výkony se používají '''drátové''' rezistory, které vznikají navinutím odporového drátu na nosné těleso.}}
{{Pozor|Je třeba
#dodržovat '''maximální napětí''' na které lze kondenzátor bezpečně nabít
#u elektrolytických kondenzátorů dodržovat '''polaritu''' nabíjení}}
<!-- === Pár obvodů s rezistory === -->
=== Energie nabitého kondenzátoru ===
Energie W uložená v kondenzátoru je rovná '''součinu náboje Q a poloviny druhé mocniny napětí U''' (poloviny, protože ho nabíjíme od nuly a bereme tedy průměrné U). Náboj je ale C.U, tedy W je úměrná druhé mocnině napětí:
▲:<math>W = \frac{1}{2} U . Q = \frac{1}{2} U^2 . C </math>
{{Příklad|1=V kondenzátoru o kapacitě 1 mF nabitém na [[/Střídavý proud#napětí maximální, efektivní a střední|špičku síťového napětí]] (325 V) je energie <math>W = \frac{0,001 . 325^2}{2} = 106 / 2 = 53 J</math>.
Má tedy 10x větší energii než kondenzátor kapacity 10 mF obsahující stejný náboj 325 mC při napětí 32,5 V a jedná se o vražedný nástroj.}}
=== Chování kondenzátoru ve stejnosměrném obvodu ===
Chování kondenzátoru ve stejnosměrných obvodech lze rozdělit na dva případy:
* '''Ustálený stav''', což je stav, při kterém se obvodové veličiny (napětí, proud) nemění. Nastává v určité době po připojení napájení. V takovém případě '''se kondenzátor chová jako rozpojený obvod'''.
* '''Přechodový jev''', což je stav který se v obvodu objeví při skokové změně jednoho ze zdrojů. Nastává např. těsně po připojení napájení. Na kondenzátoru probíhá nabíjení (vybíjení), prochází jím proud a napětí na něm se mění. Často lze při úvahách o těchto typech obvodů využít následující fakt: Napětí na kondenzátoru je integrálem proudu a tudíž '''v praxi se napětí na kondenzátoru nemůže měnit skokem, ale pouze plynule'''.
=== Chování kondenzátoru ve střídavém obvodu ===
Jak bylo uvedeno výše, tak velikost okamžitého napětí na kondenzátoru je úměrná okamžitému množství náboje v kondenzátoru. Aktuální množství náboje je závislé na počátečním množství náboje a cekovému množství náboje, který do kondenzátoru přitekl popř. odtekl. Viz analogie s kapalinou. Velikost napětí na kondenzátoru je tedy integrálem proudu a podobně proud tekoucí kondenzátorem úměrný změně napětí v čase (čili derivaci). Derivací harmonického průběhu (sinusového) je harmonický průběh posunutý o čtvrt periody doleva (cosinusový). Proud tudiž "předbíhá" napětí.
[[Soubor:Cap_complex_animation.gif|thumb|220px|Průběh napětí u a proudu i u kondenzátoru. Proud předbíhá napětí, protože je dán jeho změnou.]]
{{Pozn|1=Je zřejmé, že když se napětí f-krát za vteřinu změní z U na -U a zpět na U, musí kondenzátorem také f-krát za vteřinu protéct náboj Q = 2 C . 2 U<sub>max</sub>. Skutečně platí, že I<sub>stř</sub> = 4 . C . f . U<sub>max</sub>. Nás ovšem zajímá proud nikoliv střední, ale efektivní, a tak (podle vztahů výše uvedených) spočteme, že
:<math>I_{str} = 4Cf\sqrt{2}U</math>
:<math>I = \pi \frac{(4\sqrt{2}U)}{\sqrt{8}} = 2\pi C f U</math>
:<math>I = 2\pi fCU</math>}}
Kondenzátor se chová podobně jako rezistor, jehož fiktivní odpor, který se označuje jako kapacitní reaktance X<sub>C</sub>. Jeho velikost snadno spočteme:
:<math>X_C = \frac{I}{U} = \frac{1}{2 \pi f C}</math>
Ze vzorce vyplývá, že kondenzátor klade průchodu střídavého proudu odpor tím menší, čím je větší než kapacita a čím větší je kmitočet.
Aby mohl vztah vyjadřovat také fázový posun mezi napětím a proudem používají komplexní čísla. Kapacitní reaktance pak je:
:<math>X_C = \frac{I}{U} = \frac{1}{j2 \pi f C} = -j\frac{1}{2 \pi f C}</math>
== Cívka ==
| 