Podręcznik

1.1. Podstawowe pojęcia obwodów

W elektrotechnice przyjmuje się, że nośnikami elektryczności są cząstki elementarne: elektrony i protony występujące w atomie. W przypadku przewodników elektrycznych najważniejszą rolę odgrywają elektrony swobodne, stanowiące trwałe nośniki ujemnego ładunku q, wyzwolone z przyciągania jądra atomu oraz jony, stanowiące cząsteczki naładowane dodatnio lub ujemnie. Ładunek elektryczny elektronu, oznaczany jest literą e a jego wartość e=1,602×10-19C.

Prąd elektryczny jest uporządkowanym ruchem ładunków elektrycznych i jest utożsamiany w teorii obwodów z natężeniem prądu elektrycznego. W ogólności definiowany jest jako granica stosunku ładunku elektrycznego przepływającego przez przekrój poprzeczny elementu do rozpatrywanego czasu, gdy czas ten dąży do zera. Prąd elektryczny oznaczany będzie literą i (dużą lub małą). Jest wielkością skalarną a jej jednostką w układzie SI jest amper (A). Prąd mierzymy przyrządem zwanym amperomierzem, włączanym szeregowo do gałęzi, której prąd chcemy zmierzyć. Przyjmuje się, że amperomierz ma impedancję wewnętrzną równą zeru, a więc nie wpływa na rozpływy prądów w obwodzie.

Każdemu punktowi w środowisku przewodzącym prąd elektryczny można przyporządkować pewien potencjał mierzony względem określonego punktu odniesienia. Różnica potencjałów między dwoma punktami tego środowiska nazywana jest napięciem elektrycznym. Jednostką napięcia elektrycznego jest volt (V). Napięcie pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego mierzy się przyrządem zwanym woltomierzem, włączanym równolegle między punkty, których różnicę potencjałów chcemy mierzyć. Przyjmuje się przy tym, że impedancja wewnętrzna woltomierza jest bliska nieskończoności, a więc woltomierz pomiarowy nie wpływa na rozkład napięć i rozpływ prądów w obwodzie.