ELEKTRICKÝ PROUD V LÁTKÁCH

 

 

 

Zpět na obsah

Elektrický proud

Elektrický zdroj

Elektrický proud v pevných látkách

Ohmův zákon

Závislosti odporu na tvaru a materiálu vodiče a teplotě

Rezistory s proměnným odporem

Spojování rezistorů

Kirchhoffovy zákony

Elektrický proud v polovodičích

Nevlastní vodivost polovodičů

Přechod PN – diodový jev

Tranzistorový jev

Elektrický proud v kapalinách

Faradayovy zákony pro elektrolýzu

Elektrický proud v plynech

Výboje

 

Elektrický proud

Elektrický proud je uspořádaný pohyb částic s el. nábojem (= nosičů náboje) – elektronů, iontů atd.).

Dohodnutý směr proudu (jinak také technický směr proudu) je směr pohybu proudu od kladného pólu (+) k zápornému pólu (–). Byl stanoven v době, kdy nebyla známa podstata vedení el. proudu ve vodičích. Dnes víme, že směr proudu záleží na tom, které náboje, zda kladné nebo záporné, zprostředkovávají vedení el. proudu. V kovových vodičích obstarávají transport el. proudu elektrony, které mají záporný náboj (–), a proto je skutečný směr proudu od záporného pólu (–) ke kladnému pólu (+), tedy opačný na rozdíl od dohodnutého směru proudu. Dohodnutý směr proudu je skutečným směrem pohybu pro kladné náboje.

 

Elektrický proud I je základní fyzikální veličina – udává množství náboje, které projde průřezem vodiče za jednotku času.

Prochází-li náboj vodičem rovnoměrně, je elektrický proud určen jako podíl celkového náboje Q, který projde průřezem vodiče, a doby t, za který projde.

[I] = A (ampér) = C × s–1.

Definice ampéru: Vodičem prochází proud 1A, jestliže projde průřezem vodiče náboj 1C za 1s.

Stejně se určí průměrný proud odvodu.

Ampér je základní jednotka SI, proto se tímto vztahem určuje el. náboj.

Prochází-li náboj vodičem nerovnoměrně, určuje se hodnota okamžitého proudu.

 

Podmínky pro vznik stejnosměrného konstantního proudu jsou:

uzavřený el. obvod

el. zdroj  v obvodu – zajišťuje časově neproměnné el. pole ve vodiči, tzn. na jeho svorkách je neměnné napětí U

Elektrický proud měříme ampérmetrem, napětí voltmetrem. Ampérmetr připojujeme ke spotřebiči sériově, voltmetr paralelně.

 

Elektrický zdroj (zdroj napětí)

V elektrickém zdroji se přeměňuje určitý druh energie na energii elektrickou:

        galvanický článek (tvořený dvěma elektrodami z různých kovů, mezi kterými je umístěna vodivá kapalina – elektrolyt) využívá chemickou energii uvolněnou při reakci kovových elektrod s elektrolytem

      Voltův článek – elektrody – Zn, Cu; elektrolyt – zředěná H2SO4

      suchý článek (monočlánek) – elektrody – Zn, C + směs grafitu a burelu; elektrolyt – roztok salmiaku zahuštěný na gel (např přídavkem škrobu); baterie = spojení více monočlánků

      akumulátor – můžeme ho nabíjet; př. olověný: elektrody – Pb, PbO2, elektrolyt – zředěná H2SO4 → v autech, dále např. NiCd, NiMH, Li-ion (pro elektronické účely – články do walkmanů, přenosných CD, MD přehrávačů, mobilních telefonů)

        fotočlánek využívá energii světla dopadajícího na vhodně upravenou destičku polovodiče (probíhá fotoelektrický jev)

        elektromagnetické zdroje (dynamo, alternátor) přeměňují mechanickou práci na el. energii, ty jsou ale zdroje proměnlivého proudu

        termočlánky využívají termoelektrický jev. Když spojíme dva vodiče z různých kovů, a jeden konec budeme zahřívat, vznikne napětí

Každý zdroj stejnosměrného napětí charakterizuje elektromotorické napětí Ue. Popisuje napětí zdroje, který není zapojen v obvodunezatíženého zdroje. Když zdroj zapojíme do obvodu, změříme svorkové napětí U. Svorkové napětí je menší než elektromotorické napětí zdroje (U < Ue), protože část elektrické energie se spotřebuje už ve zdroji. Dokazuje to zahřátí baterií při odběru vysokého proudu.

 

Elektrický proud v pevných látkách

To, jestli pevná látka po připojení na el. zdroj povede el. proud (vodič) nebo ne (izolant), závisí na její struktuře.

Vodiče (kovy) mají krystalickou mřížku, která je složena z kladných iontů kovů. Valenční elektrony jsou ke kationtům vázány kovovou vazbou, která je ale velmi slabá. Valenční elektrony lze proto velmi snadno odtrhnout.

Izolanty kovovou vazbu nemají a valenční elektrony jsou v obalu vázány silným silovým působením (př. iontová vazba)

 

Elektrický proud ve vodičích

Důvod velké vodivosti el. proudu kovy popisuje elektronová teorie (Drude, Lorentz). Elektrony vnější slupky elektronového obalu – valenční elektrony, lze velmi snadno odtrhnout. Vznikne volný elektron a kladný iont. Krystalová mřížka vodiče (kovu) je tedy tvořena kladnými ionty a mezi nimi se volně pohybují odtržené valenční elektrony – elektronový plyn. Připojením vodiče ke zdroji napětí se pohyb elektronů usměrní a budou se pohybovat od záporného ke kladnému pólu zdroje.

 

Ohmův zákon

Pokud se teplota vodiče nemění, je proud jím procházející přímo úměrný napětí mezi konci vodiče.

I ~ U

Konstantou úměrnosti je el. odpor R (rezistance).

[R] = W (ohm) = V × A–1

Elektrický odpor můžeme popsat na základě elektronové teorie. Kladné ionty, které tvoří krystalovou mřížku vodiče, nejsou v klidu, ale vykonávají kolem uzlových (rovnovážných) bodů mřížky tepelné kmity. Při průchodu elektronového plynu objemem vodiče dochází ke srážkám jednotlivých elektronů s kmitajícími ionty mřížky důsledkem je el. odpor. S rostoucí teplotou se amplituda kmitů zvětšuje a srážky jsou častější – odpor vodiče roste. Při srážkách ztrácí elektronový plyn kinetickou energii potřebnou k pohybu.

Elektrická vodivost (konduktivita) G je převrácený poměr el. odporu.

[G] = S (siemens) = W–1

 

Závislost na tvaru a materiálu vodiče

Velikost odporu vodiče závisí na kovu, ze kterého je vyroben, na jeho délce a na průřezu.

S – průřez vodiče, l – délka vodiče,

r je měrný el. odpor (rezistivita). Je to vlastnost kovu, její hodnoty jsou v tab. str. 162.

[r] = W × m

Čím delší je vodič, tím větší je jeho odpor; čím je jeho průřez větší, tím menší je odpor.

 

Závislost na teplotě

Závislost el. odporu vodičů na teplotě je ve velkém teplotním intervalu prakticky lineární a můžeme ji vyjádřit vztahem

R = R0 × (1 + a × Dt)

ateplotní součinitel odporu (udává, kolikrát se zvětší odpor při zahřátí vodiče o 1°C)

Dt = t1 – t2 (teplotní rozdíl)

R0 – odpor vodiče na začátku ohřívání

S rostoucí teplotou roste odpor.

Také měrný el odpor závisí na teplotě lineárně podle vztahu

r = r0 × (1 + a × Dt)

Při velmi nízkých teplotách klesá měrný odpor na neměřitelnou hodnotu. Tento jev se nazývá supravodivost.

Materiály s malým teplotním součinitelem el. odporu se využívají pro výrobu rezistorů – součástek s daným el. odporem.

Rezistory s proměnným odporem mají tři vývody – dva na každém konci, třetí připojený k jezdci. Podle zapojení se mohou využít různě.

REOSTAT slouží k regulaci el. proudu v obvodu; do obvodu je zapojen jedním koncem pevného vodiče a jezdcem – poloha jezdce určuje délku vodiče, kterým prochází proud, a tím i odpor reostatu

 

 

 

POTENCIOMETR (dělič napětí) slouží ke změně napětí; ke zdroji je zapojen oběma konci pevného vodiče. K jezdci je připojen další obvod, jehož druhý konec je spojen s jedním koncem rezistoru. Jezdcem se mění napětí v druhém obvodu.

 

 

Ohmův zákon platí pro jednoduchý obvod.

Když připojíme el. obvod ke zdroji, se zvětšujícím proudem se zmenšuje svorkové napětí zdroje – graf závislosti svorkového napětí na odebíraném proudu je zatěžovací charakteristika zdroje. Reálný zdroj se chová jako by byl sériově složen z ideálního zdroje s konstantním napětím Ue a z rezistoru Rivnitřní odpor zdroje.

Svorkové napětí bude:                          U = Ue – Ri × I

Ohmův zákon pro uzavřený obvod bude:

Proud v uzavřeném obvodu je roven podílu elektromotorického napětí a celkového odporu R + Ri.

Každý el. obvod musí obsahovat zdroj el. energie, spotřebič el. energie a vodiče. Ve všech místech jednoduchého el. obvodu je stejný proud.

 

Spojování rezistorů

        do série (za sebou):

I = konst.

U = U1 + U2 (napětí se rozdělí v poměru jednotlivých odporů)

R × I = R1 × I + R2 × I = I × (R1 + R2)   Þ   R = R1 + R2

Þ výsledná hodnota odporu je rovna součtu hodnot jednotlivých odporů

        paralelně (vedle sebe):

U = konst.

I = I1 + I2 (proud se rozdělí v poměru jednotlivých odporů)

 

Þ převrácená hodnota odporu je rovna součtu převrácených hodnot jednotlivých odporů

V rozvětveném obvodu prochází každou větví menší proud než nerozvětvenou částí obvodu.

větev = část el. obvodu mezi dvěma uzly, uzel = místo v obvodu, kde se stýkají nejméně tři vodiče, síť = rozvětvený obvod s více zdroji napětí

 

Kirchhoffovy zákony

– platí pro rozvětvený obvod a stejnosměrný proud

1.      Algebraický součet proudů v uzlu je nulový.

Součet proudů do uzlu vstupujících je roven součtu proudů z obvodu vystupujících.

2.      Součet elektromotorických napětí jednotlivých zdrojů se rovná součtu úbytku napětí na jednotlivých odporech.

 

Práce a výkon stejnosměrného proudu

Při přenesení náboje Q mezi svorkami zdroje o napětí U se vykoná práce

Výkon el. proudu je

Při zapojení zdroje do uzavřeného obvodu se část energie spotřebovává v samotném zdroji. Účinnost obvodu je

Nejvyšší možný výkon el. obvodu je, když R je rovno Ri. Tento obvod má účinnost h = 50 %. Obvody s menším R mají nižší účinnost, v obvodech s větším R je sice větší účinnost, ale menší výkon kvůli menšímu proudu.

 

Elektrický proud v polovodičích

Polovodiče jsou látky, jejichž vodivost je větší než vodivost izolantů a menší než vodivost vodičů. Mezi nejznámější polovodiče patří prvky IV. A skupiny (germanium Ge, křemík Si). U polovodičů rozeznáváme dva typy vodivosti:

Vlastní vodivost (vodivost čistých polovodičů)

Valenční elektrony atomů vytvářejí elektronové páry se sousedními atomy v krystalické mřížce (kovalentní vazba). Elektrony se z vazby mohou uvolňovat, získají-li dostatečnou energii (u Ge asi 0,7 eV a u Si asi 1,1 eV) – př. zahřátím, dopadajícím zářením. Při nízkých teplotách žádný elektron tuto energii nemá a látka je elektricky nevodivá.

Při vyšších teplotách se některé elektrony z vazeb uvolní – volné místo po elektronu se chová jako kladně nabitá částice – díra. Tento jev se nazývá generace párů elektron – díra. Čím více párů elektron – díra vznikne (čím vyšší je teplota), tím menší je měrný odpor. → opak proti kovům, u nich se s teplotou odpor zvětšoval.

Současně s generací probíhá v polovodiči rekombinace – zánik páru (elektron se náhodně setká s dírou, ztratí část energie, zaplní díru). Při stálé teplotě jsou generace a rekombinace v rovnováze. Zapojíme-li polovodič do el. obvodu, vzniká v něm el. pole, které způsobuje uspořádaný pohyb děr k zápornému pólu zdroje → k – (ve směru intenzity el. pole) a volných elektronů ve směru opačném → k +. Výsledný proud je součtem proudu elektronového a děrového:

                               I = Ie + Id                                                                Ie = Id

Využití:

termistor (teplotně závislý rezistor) – využívá se k měření teploty, regulaci teploty apod.

fotorezistor – jeho odpor se mění s osvětlením, používá se k regulaci a měření osvětlení

 

Nevlastní vodivost (vodivost příměsových polovodičů)

Jedná se o to, že v čistém polovodiči (prvek IV. A skupiny) uměle vyvoláme poruchu krystalické mřížky dodáním cizích atomů s nižším nebo vyšším mocenstvím Þ podle toho rozeznáváme dva typy příměsové vodivosti:

 

        vodivost N (elektronegativní): Poruchu mřížky vyvoláme dodáním atomů prvků V. skupiny (fosfor P, arsen As). Z pěti valenčních elektronů příměsí se jen čtyři uplatní v kovalentní vazbě se sousedními atomy prvku IV. skupiny. Zbývající páté elektrony jsou k příměsím vázány jen slabě a již při nízkých teplotách se volně pohybují krystalem. Z příměsí se stávají kladné nepohyblivé ionty, které nazýváme donory (dárce). V takto upraveném krystalu je mnohem více volných elektronů než děr, které vznikají až generací. Převládá tedy elektronová vodivost. Elektrony proto označujeme jako většinové (majoritní) nosiče náboje a díry jako nosiče menšinové (minoritní).

 

        vodivost P (elektropozitivní): Pokud použijeme jako příměsi atomy prvku III. skupiny (bor B, indium In, hliník Al), obsadí tato příměs svými elektrony jen tři vazby se sousedními atomy prvku IV. skupiny. Vznikne díra, která však může být snadno zaplněna přeskokem elektronu od sousedního atomu. Třímocné příměsi se stávají nepohyblivými zápornými ionty. Nazýváme je akceptory (příjemce). Vytvořené díry se v polovodiči volně pohybují a tvoří zde majoritní nosiče náboje, minoritními nosiči jsou elektrony.

 

Přechod PN     

Spojí-li se polovodiče typu P a N, vytvoří se na jejich rozhraní PN přechod.V místě styku obou polovodičů dojde k difúzi děr z polovodiče typu P do N a elektronů z polovodiče typu N do P a následně k rekombinaci. Vytvoří se dynamická rovnováha a na rozhraní obou polovodičů vznikne vnitřní el. pole. V oblasti přechodu nejsou vlivem rekombinace žádné volné elektricky nabité částice.

Pokud připojíme polovodič typu P ke kladnému pólu zdroje a polovodič typu N k zápornému, dochází v polovodiči typu P k tvorbě děr a do polovodiče typu N jsou dodávány elektrony. Vnějším polem (vytvořeno zdrojem) jsou díry z oblasti P a elektrony z oblasti N uvedeny do pohybu směrem k přechodu, což umožňuje pokračování rekombinace a tím průchod proudu. Díry mohou jít k – do N a elektrony k + do P. V tomto případě je PN přechod zapojen v propustném směru.

Pokud zapojíme PN přechod obráceně, k vytváření děr, dodávání elektronů a rekombinaci na PN přechodu nedochází, tzn. proud neprochází. Díry jdou k –, proto zůstávají v P, stejně elektrony jdou k +, proto zůstávají v N. Říkáme, že PN přechod je zapojen v závěrném směru.

PN přechod má tedy vlastnost propouštět proud pouze jedním směrem (diodový jev).

Na základě této vlastnosti je sestrojena nejjednodušší polovodičová součástka – polovodičová  dioda, která obsahuje jeden PN přechod.                                                                                                                 

vlastnosti diody:

– propouští proud pouze jedním směrem (působí jako elektrický ventil, využití jako pojistka proti obrácení polarity zdroje – baterií)

– slouží k usměrňování střídavého proudu (usměrňovače)

– usměrňování vysokofrekvenčních proudů (demodulátory)

 

Polovodičová součástka se dvěma PN přechody se nazývá tranzistor.

Tvoří ho krystal polovodiče se dvěma přechody PN. Tvoří ho buď dvě části z polovodiče typu P a mezi nimi polovodič typu N (tranzistor PNP), anebo dvě části z polovodiče typu N a mezi nimi polovodič typu P (tranzistor NPN). Střední část krystalu je báze B a přechody PN ji oddělují od oblastí s opačným typem vodivosti – kolektoru C a emitoru E. Oblast kolektoru je zpravidla větší než oblast emitoru a přechody jsou v malé vzájemné vzdálenosti, takže objem báze mezi oběma přechody je velmi malý.

Základní zapojení tranzistoru typu NPN je na obrázku. Jestliže připojíme kolektor a emitor ke zdroji napětí, pak při libovolné polaritě zdroje je vždy jeden z přechodů do báze zapojen v závěrném směru a tranzistorem neprochází proud.

V případě, kdy je kolektor připojen ke kladnému pólu zdroje a emitor k pólu zápornému, je kolektorový přechod zapojen v závěrném směru. Kolektorovým obvodem neprochází proud.

Kolektorový obvod doplníme obvodem báze tak, že báze je připojena ke kladnému pólu menšího zdroje a emitor je spojen s jeho záporným pólem. Protože napětí na přechodu mezi bází a emitorem je orientováno v propustném směru, začne obvodem báze procházet proud IB. Ovšem i kolektorovým obvodem začne procházet proud, i když napětí na přechodu mezi kolektorem a bází je orientováno v závěrném směru. Přitom kolektorový proud IC je mnohem větší než malý proud IB. Tomuto jevu se říká tranzistorový jev.

Lze ho zjednodušeně vysvětlit takto: Proud báze je tvořen elektrony, které z emitoru pronikají do oblasti báze. V jejím malém objemu je nedostatek volných děr, s nimiž by se elektrony mohly rekombinovat. Současně jsou elektrony silně přitahovány ke kolektoru, který má kladný potenciál. Protože elektrony jsou v oblasti báze menšinovými nosiči náboje, mohou volně procházet kolektorovým přechodem, který je pro většinové nosiče – díry – uzavřen. To znamená, že z elektronů, které přicházejí do báze se jen malá část rekombinuje (tomu odpovídá proud IB). Většina přechází do kolektoru a vytváří značně větší proud IC.Tranzistory mají tu vlastnost, že zesilují el. proud – využívají se jako zesilovače.

 

Polovodičová součástka se třemi PN přechody se nazývá tyristor – slouží k bezkontaktnímu spínání obvodu.

Obvod složený z polovodičových součástek vytvořený na společné polovodičové destičce se nazývá čip.

Současná technologie umožňuje umístit celý funkční elektronický celek do jediného pouzdra. Takto vzniklá součástka se nazývá integrovaný obvod. Mikroprocesor je složitý integrovaný obvod, který lze naprogramovat. 

 

Elektrický proud v kapalinách

Většina kapalin v čistém stavu jsou izolanty. Kapaliny, které vedou el. proud, se nazývají elektrolyty (př. vodné roztoky kyselin, zásad a solí). Při rozpouštění kyselin, solí a zásad ve vodě dochází ke vzniku iontů působením molekul rozpouštědla (vody). Tento jev se nazývá elektrolytická disociace.

Např.:     H2SO4 ® 2H+ + SO42–    (disociace kyseliny)

              KOH ® K+ + OH          (disociace zásady)

              NaCl ® Na+ + Cl–          (disociace soli)

 

El. proud vyvoláme připojením el. zdroje k elektrodám. El. pole, které vznikne mezi elektrodami, vyvolá usměrněný pohyb iontů. Kladné kationty se pohybují směrem k záporné elektrodě katodě a záporné anionty se pohybují směrem ke kladné elektrodě anodě. Na elektrodách odevzdají ionty své náboje a vyloučí se v podobě atomů či molekul. Vyloučené látky mohou reagovat s elektrodami nebo s elektrolytem. Tento děj se nazývá elektrolýza.

To, jestli bude elektrolýza probíhat, závisí na napětí zdroje. Napětí musí disociovat látky, až potom může obvodem procházet proud. Pro proud, který prochází elektrolytem platí:

Ur je rozkladné napětí.

Čím větší je vzdálenost elektrod, tím větší je odpor Þ klesá proud. Čím víc jsou elektrody ponořené do elektrolytu, tím větší je proud (větší účinná plocha).

 

Faradayovy zákony pro elektrolýzu

Při elektrolýze se na katodě vždy vylučuje kov nebo vodík. Procesy na anodě mohou být složitější – mohou se na ní též vylučovat různé látky, může ale docházet také k rozpouštění anody. Každá vyloučená molekula přijme z katody a odevzdá anodě několik elektronů. K vyloučení jedné molekuly na katodě musí tedy ionty přijmout n elementárních nábojů e – jedna molekula se vyloučí nábojem

Q = n × e

Pro Na+ nebo Cl je n = 1; pro Cu2+ nebo O2– je n = 2  → Pro každý iont platí Xn+ nebo Xn

Projde-li povrchem elektrody celkový náboj Q = I × t, je počet vyloučených molekul

Vynásobíme-li toto číslo hmotností jedné molekuly

 (Mm – molární hmotnost vyloučené látky, NA – Avogadrova konstanta = 6,022 × 1023)

dostaneme celkovou hmotnost vyloučené látky:

F = NA × e – Faradayova konstanta (udává náboj, kterým se vyloučí 1 mol jednomocného prvku): F = 9,65.104 C × mol–1

Odvozený vztah vyjadřuje zákony, které Faraday objevil v roce 1833:

1. Faradayův zákon:

Hmotnost m vyloučené látky je přímo úměrná náboji Q, který prošel elektrolytem:

m = A × Q = A × I × t

Aelektrochemický ekvivalent, jednotka kg × C–1

Udává množství látky vyloučené proudem 1 A za 1 s Þ definice ampéru:

Proud 1 A vyloučí za 1 s 1,118 g stříbra.

 

2. Faradayův zákon:

Elektrochemický ekvivalent látky vypočteme, jestliže její molární hmotnost vydělíme Faradayovou konstantou a počtem elektronů potřebných k vyloučení jedné molekuly.

Elektrolýzy se využívá v metalurgii, při galvanickém pokovování, v galvanoplastice atd.

 

Elektrický proud v plynech

Plyny jsou za normálních podmínek velmi dobrými izolanty. Vodivými se plyny stanou ionizací – dodáním energie se některé molekuly plynu rozštěpí na elektron a kation. Uvolněné elektrony se mohou připojovat k neutrálním molekulám a vytvářet tak anionty.

Energie potřebná k rozštěpení molekuly se nazývá ionizační energie – udává se obvykle v elektronvoltech (1 eV = 1,6 × 10–19 J).

Současně s ionizací probíhá v plynu i opačný děj, zvaný rekombinace. Nesouhlasně nabité částice se přitahují a vytvářejí opět neutrální molekuly.

Ionizace plynu je vyvolávána ionizátory – př. různé druhy záření, zahřátí plynu na vysokou teplotu, ionty nebo elektrony urychlené el. polem.

Pokud se ionizovaný plyn nachází v el. poli mezi dvěma elektrodami, vznikne el. proud jako uspořádaný pohyb kationtů k záporně nabité katodě, aniontů a elektronů ke kladně nabité anodě (ionty, které dorazí na elektrody, ztrácejí svůj náboj a mění se v neutrální molekuly). Elektrický proud v plynech se nazývá výboj.

Pokud je U < Un, zanikne většina iontů rekombinací dříve, než dorazí na elektrody. Za těchto podmínek je počet iontů,které předají náboj elektrodám (Þ proud), přímo úměrný napětí a platí Ohmův zákon. Při napětí U ³ Un se všechny ionty a elektrony podílejí na vedení proudu (mají takovou rychlost, že nestačí rekombinovat) a proud se s rostoucím napětím nezvyšuje (nasycený proud). Pro nasycený proud už Ohmův zákon neplatí. Při napětí U ³ Uz (Uzzápalné napětí) nastane ionizace nárazem. Ionty a elektrony jsou urychleny el. polem natolik, že při nárazu na neutrální molekulu ji ionizují. Počet ionizovaných molekul v plynu lavinovitě narůstá a proto narůstá velmi rychle i proud. Plyn vede proud bez přítomnosti ionizátoru.

Velikost Uz závisí na tlaku plynu a na druhu plynu. Se snižujícím se tlakem roste střední volná dráha částic. Na delší dráze získají ionty a elektrony kinetickou energii potřebnou k ionizaci molekul i při menším napětí. Proto je za nižšího tlaku zápalné napětí menší.

 

Výboj může být:

        nesamostatný výboj – el. proud prochází pouze za přítomnosti ionizátoru; přestane-li ionizátor působit, převládne rekombinace nad ionizací a výboj ustává

        samostatný výboj – nezávislý na vnějším ionizátoru; pokud přestane ionizátor působit, vznikají ionty samovolně (U ³ Uz)

za normálního tlaku:

        obloukový výboj: charakteristické je nízké Uz a velmi vysoký proud, uvolňuje se množství el. energie + ultrafialové světlo; využití: el. svařování                                                         

        jiskrový výboj: trvá velmi krátkou dobu, vzniká při dosažení Uz mezi elektrodami, není-li zdroj schopen trvale dodávat velký proud (př. vybíjení kondenzátoru) – př. blesk – vzniká mezi opačně nabitými mraky nebo mezi mrakem a zemí, k ochraně před ničivými účinky blesku slouží bleskosvod (= kovová tyč vodivě spojená se zemí, Prokop Diviš); využití: svíčka v motoru

        koróna: vzniká v nehomogenním el. poli okolo hran, hrotů, tenkých vodičů s vysokým potenciálem, dosáhne-li intenzita el. pole hodnoty potřebné k ionizaci molekul v okolí vodiče – př. koróna způsobuje ztráty na vedeních vysokého napětí za sníženého tlaku (nižší zápalné napětí):

        doutnavý výboj: probíhá ve výbojce (= skleněná baňka při nízkém tlaku naplněná nějakým plynem), projevuje se svícením, má poměrně nízké Uz a nízký proud, nespotřebovává velké množství el. energie

využití: výbojky:      nízkotlaké – zářivková trubice, veřejné osvětlení

                               vysokotlaké – promítací přístroj, osvětlovací technika

 

Zpět na začátek

Zpět na obsah

Zpět na hlavní stránku