10 STEJNOSMĚRNÝ ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH

10.1 ELEKTRICKÝ PROUD
je uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem, který nastává ve vodičích a polovodičích vlivem elektrického pole.
Směr je podle dohody stejný jako směr, ve kterém se uspořádaně pohybují částice s kladným nábojem (od + k –). V kovech se volné elektrony pohybují ve směru opačném a v kapalinách a plynech se můžou pohybovat jak ve směru, tak ve směru opačném.
Stejnosměrný proud je elektrický proud, jehož směr se s časem nemění.
Elektrický proud I je skalární veličina , kde Q je celkový náboj částic, které projdou průřezem vodiče za čas t.
Elektrický proud měříme ampérmetrem (zapojujeme sériově) a elektrické napětí voltmetrem (paralelně).

10.2 ELEKTRICKÝ ZDROJ NAPĚTÍ
Mezi jeho póly je i po připojení vodiče udržováno elektrické napětí. Póly vyvedené na povrch pro připojení vodiče jsou svorky zdroje.
Druhy zdrojů elektrického napětí: galvanický článek, akumulátor, fotoelektrický článek, termočlánek, elektrické generátory.
Elektromotorické napětí zdroje: , kde WZ je práce, kterou konají neelektrostatické síly při přenosu částic uvnitř zdroje.

10.3 OHMŮV ZÁKON PRO ČÁST VODIČE
Elektrický proud v obvodu je přímo úměrný elektrickému napětí. Graf závislosti proudu na napětí se nazývá ampérvoltová charakteristika, závislost U na I je voltampérová charakteristika.

10.3.1 Elektrický odpor
Závislost odporu na rozměrech a vlastnostech vodiče: , kde l je délka, S je obsah příčného řezu a  ( ) je měrný elektrický odpor vodiče.
Závislost odporu na teplotě: , kde R je odpor při teplotě t, R0 při teplotě t0, a  ( ) je teplotní součinitel elektrického odporu. Elektrický odpor kovových vodičů se s teplotou zvětšuje. Vztah platí i pro měrný elektrický odpor.

10.3.2 Elektrická vodivost
Měrná vodivost:
Supravodivost
Supravodiče jsou látky, které mají při určité teplotě téměř nulový odpor. Byly objeveny i materiály s teplotou přechodu na úrovni pokojové teploty.

10.4 OHMŮV ZÁKON PRO UZAVŘENÝ OBVOD
, kde U je napětí na vnější části obvodu a Ui na zdroji (vnitřní části obvodu). U je svorkové napětí zdroje a Ui je úbytek napětí.
Z Ohmova zákona vyplývá , kde R je odpor vnější části a Ri je vnitřní odpor.
Při spojení svorek zdroje bez připojeného spotřebiče vzniká zkrat (spojení na krátko). Vnější odpor je nulový a proto a proud dosahuje maximální hodnoty (zkratový proud).

10.5 KIRCHHOFFOVY ZÁKONY

10.5.1 První Kirchhoffův zákon
Algebraický součet proudů v libovolném uzlu elektrického obvodu se rovná nule.

10.5.2 Druhý Kirchhoffův zákon
V libovolném uzavřeném obvodu se algebraický součet elektromotorických napětí zdrojů a napětí na jednotlivých rezistorech rovná nule.

10.6 ZAPOJOVÁNÍ REZISTORŮ

10.6.1 Sériové zapojení
Celkový odpor soustavy se rovná součtu jednotlivých rezistorů: , protože .
Výsledné napětí se rozloží na rezistory v poměru .

10.6.2 Paralelní zapojení
Protože a tedy je výsledný odpor: .
Proudy se ve větvích rozdělí v obráceném poměru k jejich odporům: .

10.6.3 Sériově paralelní zapojení (kombinované)

10.6.4 Zvětšení rozsahu ampérmetru a voltmetru
Rozsah ampérmetru zvětšujeme bočníkem. Aby se rozsah ampérmetru zvětšil n krát, musí bočníkem procházet proud (n–1) krát větší než ampérmetrem: , proto .
Rozsah voltmetru zvětšujeme předřadným rezistorem. Pro n násobné zvětšení musí být na předřadníku napětí (n–1) krát větší než na voltmetru: a odtud .

10.7 ZAPOJOVÁNÍ ZDROJŮ

10.7.1 Sériové zapojení
Výsledný proud:
Sériové zapojení je výhodné pro .

10.7.2 Paralelní zapojení
Pokud jsou napětí na zdrojích stejně velká a vnitřní odpory také, bude výsledné napětí Ue a výsledný vnitřní odpor .
Výsledný proud: , kde n je počet zdrojů.

10.8 PRÁCE A VÝKON V EL. OBVODU S KONST. PROUDEM
Práce zdroje
Přenosem náboje se zvětšuje teplo vodiče: , kde QJ je Jouleovo teplo.
Výkon zdroje
Výkon konstantního proudu ve vodiči: .
Účinnost spotřebiče: , kde P je výkon a P0 příkon.
Účinnost zdroje: .