december 2020

Odpor žiarovky

Na hodine som previedol sadu meraní elektrického obvodu, v ktorom bola žiarovka. Postupne som zvyšoval napätie zdroja a meral prúd prechádzajúci obvodom. Namerané hodnoty iba čiastočne zodpovedali grafu, ktorý je v učebnici na strane 54. Samotné vodiče a merací prístroj totiž mali nejaký odpor, ktorý vzhľadom k odporu žiarovky nebol zanedbateľný. Po skončení hodiny som preto urobil druhú sadu meraní.

Schéma zapojenia pri druhej sade meraní. V prvej sade akoby bol voltmeter pripojený na svorky zdroja.

Výsledky týchto meraní sú v nasledujúcej tabuľke, navyše je v nej aj vypočítaný odpor žiarovky pri danom napätí.

Závislosť prúdu prechádzajúceho žiarovkou od napätia
Graf závislosti odporu žiarovky od napätia
Graf závislosti prúdu od napätia pre žiarovku

Z nameraných hodnôt a grafov môžeme usúdiť, že čím je väčšie napätie tým má vlákno žiarovky väčší odpor. V skutočnosti je to tak, že s rastúcim napätím a prúdom rastie teplota vlákna žiarovky a s rastúcou teplotou vlákna žiarovky rastie jeho elektrický odpor. Ak by sme dokázali vlákno žiarovky chladiť, tak jej odpor by sa nemenil.

Uvedené platí pre kovové vodiče. Keď kovový vodič nahradíme polovodičom, tak zistíme, že s rastúcou teplotou odpor vodiča klesá. To sa využíva v elektrických teplomeroch. alebo pri regulácii teploty. Ak teplota stúpne nad nejakú hodnotu, zapne sa chladenie, ak klesne pod nejakú teplotu, chladenie sa vypne, prípadne sa zapne kúrenie.

Priorita matematických operácií (Čo má prednosť?)

Tak ako v obyčajnom živote slušnosť káže dať prednosť pri vchádzaní do miestnosti alebo pri vychádzaní:

  • žiak – učiteľovi
  • mladší – staršiemu
  • muž – žene
  • podriadený – nadriadenému

aj pri počítaní matematických príkladov majú niektoré matematické operácie prednosť pred inými matematickými operáciami (majú prioritu).

Pokiaľ sa v bežnom živote stretnú pri dverách osoby s rovnakou hierarchiou, tak má prednosť tá osoba, ktorá prišla prvá. V matematike podobne počítame zľava doprava, ale ak má operácia vpravo vyššiu prioritu (má prednosť), tak najprv vypočítame operáciu s vyššou prioritou.

Násobenie a delenie majú rovnakú prioritu, ale majú vyššiu prioritu než sčítanie a odčítanie. Sčítanie a odčítanie majú rovnakú prioritu.

7+8:2=7+4=11

Ak by sme chceli, aby sa najprv sčítalo, musíme použiť zátvorky. Ak sú v príklade zátvorky, najprv vypočítame operácie v zátvorkách a až potom to čo je mimo zátvoriek.

(7+8):2=15:2=7\, zv. 1

Ak už poznáte desatinné čísla, tak výsledok by bol:

(7+8):2=15:2=7,5

Pozor!: Ak budete počítať na kalkulačke, tak niektoré kalkulačky „poznajú“ prioritu matematických operácií, ale niektoré ju „nepoznajú“. Preto môžete na kalkulačke dostať nesprávny výsledok. Preto by ste si pri počítaní na kalkulačke mali zapísať medzivýsledok (medzivýsledky).

Elektrická vodivosť

Meraním sme zistili, že elektrický odpor vodiča závisí od druhu materiálu, z ktorého je vodič vyrobený, od dĺžky vodiča a od plochy prierezu vodiča.

Najprv som meral elektrický prúd pre oceľový drôt s priemerom 0,2 mm pri konštantnom napätí, pre rôzne dlhé drôty. Zistili sme, že s rastúcou dĺžkou drôtu elektrický prúd klesá, teda elektrický odpor rastie.

Potom som odmeral prechádzajúci prúd pre 1 meter dlhý medený drôt s rovnakým priemerom a nakoniec som ho odmeral pre konštantán. Zistili sme, že najväčší odpor mal drôt z konštantánu a najmenší bol pre medený drôt. Potom som ešte odmeral elektrický odpor 20 cm drôtu z konštantánu, ktorý mal priemer 0,14 mm. Zistili sme, že drôt s menším priemerom teda menším obsahom prierezu mal väčší odpor. Z uvedených meraní možno odvodiť vzťah:

R=k\cdot \dfrac{l}{S}

Konštanta k je materiálová konštanta, nazývame ju rezistivita alebo tiež merný elektrický odpor. Značka pre rezistivitu je \rho.

\rho=R\cdot \dfrac{S}{l}

Merný elektrický odpor je odpor vodiča, ktorý by bol dlhý jeden meter a obsah kolmého prierezu vodiča by bol jeden meter štvorcový.

Schopnosť vodiča viesť elektrický prúd nazývame elektrická vodivosť. Dobrý vodič vedie elektrický prúd dobre, zlý zle. Ak mám dva vodiče a jedným pri tom istom napätí preteká väčší elektrický prúd, znamená to, že lepšie vedie elektrický prúd, má väčšiu elektrickú vodivosť.

Elektrická vodivosť je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje schopnosť vodiča viesť elektrický prúd. Je prevrátenou hodnotou elektrického odporu.

Značka elektrickej vodivosti je G.

G=\dfrac{I}{U}
Jednotkou elektrickej vodivosti je siemens, značka S.

1\,S=\dfrac{1}{\Omega}=1\,\Omega^{-1}

Čím väčšia je vodivosť, tým väčší elektrický prúd prechádza vodičom pri rovnakom napätí. Dobrý vodič má vysokú hodnotu vodivosti, zlý vodič má nízku hodnotu vodivosti.

Konštantán je zliatina medi (55%) a niklu (45%). Nazýva sa tak preto, lebo má merný elektrický odpor takmer rovnaký (konštantný) pri rôznych teplotách. Pre iné kovy s rastúcou teplotou merný elektrický odpor rastie.

Zdroje