Věda a technika v pozadí
Elektro obvody

Nejprve si vysvětleme, co je to ten elektrický proud. V kovech se nachází volné elektrony. Aby kov vedl elektrický proud, musí se volné elektrony začít pohybovat. K tomu je donutí elektrické pole a rozdíl elektrických potenciálů na koncích vodičů. Elektrický proud pak není nic jiného než pohyb částic s elektrickým nábojem jedním směrem. Dohodnutý směr proudu, který se dnes používá v technické praxi, je směr proudu od kladného pólu zdroje k pólu zápornému, tedy směr právě opačný než směr pohybu volných elektronů v kovovém vodiči.

Proud se měří ampérmetrem nebo galvanoměrem v případě nutnosti větší citlivosti (víc než 10^–6 A).

Součástí elektrického obvodu je zdroj elektrického napětí, vypínač a elektrické spotřebiče (např. žárovka, dioda, tranzistor, kondenzátor, ampérmetr). Jednotlivé části elektrického obvodu jsou spojeny pomocí vodičů. K znázornění elektrických obvodů využíváme elektrotechnická schémata s následujícími značkami:

Zdroj napětí má kladný pól (anodu) a záporný pól (katodu) a v ostatních částech obvodu vytváří elektrické pole, které uvádí volné elektrony do usměrněného pohybu. Nejstarší zdroje napětí jsou elektrochemické zdroje (suchý článek, plochá baterie, akumulátor), v nichž se chemická energie mění v elektrickou energii.

Jednoduchý elektrický obvod se zdrojem, spínačem a odporem. Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

Elektrický spotřebič je zařízení, v němž se elektrická energie účelně mění v jinou energii, např. v energii světelnou v žárovce. Spojovací vodiče spojují zdroj napětí s elektrickým spotřebičem a spínačem. V elektrotechnice se používají převážně vodiče měděné a hliníkové, které jsou chráněny izolačním obalem z gumy nebo PVC. Spínače slouží k uzavření nebo přerušení obvodu. Sepnutím spínače uvádíme spotřebič do činnosti, jeho vypnutím činnost spotřebiče ustane.

Do elektrického obvodu zapojujeme často přístroje k měření proudu a napětí. Proud měříme ampérmetrem, který zapojujeme do obvodu tak, aby jím procházel stejný proud jako spotřebičem. Toto zapojení se označuje jako spojení za sebou nebo také do série. Přitom můžeme ampérmetr zařadit do kterékoli části jednoduchého obvodu, protože každým místem obvodu prochází stejný proud. Nikdy nesmíme připojit ampérmetr přímo k pólům zdroje, mohl by se poškodit nebo i zničit.

Zapojení ampérmetru (vlevo) a voltmetru. Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

Elektrické napětí měříme voltmetrem, který připojujeme ke dvěma různým místům obvodu, mezi nimiž chceme napětí změřit. Toto spojení elektrických obvodů se označuje jako spojení vedle sebe nebo také paralelní. Voltmetrem při měření prochází nepatrný proud, takže ho na rozdíl od ampérmetru můžeme připojit přímo ke zdroji napětí, měříme pak přímo napětí zdroje.