Všeobecné pojmy
Elektrické princípy vizualizované animovane a interaktívne: meníš parametre posuvníkmi a okamžite vidíš účinok. Žiadne izolované vzorce — všetko vo vizuálnom kontexte.
Základné veličiny a komponenty
Intenzita (prúd)
Prúd = tok elektrického náboja cez vodič
Prúd I
8 A
1 A
1 C/s
I = Q / t
Elektrický prúd I = koľko náboja (elektrónov) prejde za sekundu cez vodič. I = Q/t; jednotka: Amper (A); 1 A = 1 C/s. Zväčši I → elektróny tečú rýchlejšie.
Napätie
Napätie = rozdiel potenciálov, ktorý „tlačí“ prúd (ako tlak vody)
Napätie U
12 V
1 V
1 J/C
Napätie U = rozdiel elektrického potenciálu medzi dvoma bodmi; je to „tlak“, ktorý tlačí prúd (analógia: rozdiel výšky hladiny vody). Jednotka: Volt (V); 1 V = 1 J/C.
Odpor
Bráni prechodu prúdu; pri pevnom napätí väčšie R → menší prúd
Odpor R
6 Ω
I = U/R
2.00 A
U
12 V
R = U / I = ρ · L / S
Odpor R bráni prúdu. Pri pevnom U platí I = U/R (dvojnásobné R → polovičný prúd). R = ρ·L/S (rastie s dĺžkou, klesá s prierezom). Jednotka: Ohm (Ω). Prúd cez R vytvára teplo: P = I²·R.
Výkon
Energia spotrebovaná za sekundu: P = U · I
Výkon P
60 W
P = U · I · 1 W = 1 V · 1 A
Výkon P = energia spotrebovaná za sekundu = súčin napätia a prúdu (plocha U×I). Jednotka: Watt (W). Žiarovka svieti silnejšie, keď P rastie.
Ohmov zákon
Meníš napätie a odpor; prúd tečie rýchlejšie alebo pomalšie
Prúd I = U / R
2.00 A
Výkon P = U · I
24 W
I = U / R · P = U · I
Častice tečú rýchlejšie, keď je prúd väčší. Pri menšom R alebo väčšom U → I rastie.
Trojuholník výkonu
Ako sa zdanlivý výkon delí na činný (P) a jalový (Q) podľa cos φ
Činný P
8.5 kW
Jalový Q
5.3 kVAr
Zdanlivý výkon S
10 kVA
P = S · cos φ (kW, užitočný) · Q = S · sin φ (kVAr, jalový) · S = √(P² + Q²) (kVA). Menší cos φ → viac zbytočného jalového výkonu.
Frekvencia a perióda
Koľko kmitov za sekundu vykoná striedavé napätie
Frekvencia f
2 Hz
Perióda T = 1/f
0.50 s
Frekvencia (Hz) = počet cyklov za sekundu; perióda T = 1/f. Sieť v Rumunsku: 50 Hz (T = 20 ms).
Indukčnosť (Henry)
Cievka sa bráni zmene prúdu; napätie je posunuté o +90°
U_L = L · di/dt · 1 H = 1 V·s/A
Cievka uchováva energiu v magnetickom poli a bráni sa zmene prúdu. Pri c.a. je napätie na cievke posunuté o +90° pred prúdom. Indukčnosť sa meria v Henry (H).
Kapacita (Farad)
Kondenzátor sa nabíja a vybíja exponenciálne (časová konštanta τ = R·C)
τ = R · C
1.0
Nabitie
0 %
Kondenzátor uchováva náboj: Q = C · U. Nabíja sa exponenciálne s časovou konštantou τ = R · C (pri 5τ je nabitý na ~99 %). Kapacita sa meria vo Farad (F).
Magnetické pole
Kruhové pole okolo vodiča pretekaného prúdom
Prúd vytvára kruhové magnetické pole okolo vodiča; intenzita rastie s prúdom. Smer: pravidlo pravej ruky (palec = prúd, prsty = pole).
Striedavý → jednosmerný prúd a meranie
Usmerňovač — AC → CC
Premena striedavého prúdu na jednosmerný
Transformátor (mení amplitúdu podľa pomeru závitov) → usmerňovací mostík (4 diódy) → filtračný kondenzátor → jednosmerné napätie.
Transformátor mení napätie podľa pomeru závitov: U_sekundár = U_primár / n. Mostík (4 diódy) preklápa záporné polvlny; kondenzátor „vypĺňa“ medzery (filtrácia). Väčší kondenzátor → menšie zvlnenie.
Voltmeter a ampérmeter
Ako ich zapojiť správne — a čo sa stane, keď to pokazíš
Čo meriaš
Zapojenie
✓ Správne. Voltmeter sa zapája PARALELNE so spotrebičom; ampérmeter do SÉRIE.
Voltmeter = veľký odpor, PARALELNE (meria napätie na svorkách). Ampérmeter = malý odpor, do SÉRIE (prúd preteká cez neho). Ich zámena je klasická chyba.
Kirchhoffove zákony
Kirchhoffove zákony
Ako sa delia prúdy a napätia v sérii a paralelne
I (total)
0.40 A
U1 / U2
4.0 / 8.0 V
I (comun)
0.40 A
Zákon napätí (KVL): na slučke U = U1 + U2. V sérii je prúd rovnaký a napätie sa delí úmerne s R.
V sérii: I spoločný, U sa delí (U = U1 + U2 — KVL). Paralelne: U spoločné, I sa delí (I = I1 + I2 — KCL).
Zdroje v sérii a paralelne
Ako sa mení napätie a prúd, keď spojíš viac zdrojov
Celkové napätie
24 V
V sérii (+ k −): napätia sa SČÍTAJÚ → U = U1 + U2. Dostupný prúd zostáva rovnaký. (Napr.: 2 batérie po 1,5 V v sérii = 3 V.)
Séria = napätia sa sčítavajú (prúd nezmenený). Paralelne = napätie zostáva, ale rastie maximálny prúd / výdrž. Pri paralelnom spojení musia mať zdroje rovnaké napätie (inak vznikajú vyrovnávacie prúdy).
Trojfázový systém
Trojfázové sínusoidy
Tri fázy posunuté o 120° a prúd v nulovom vodiči pri ich nevyvážení
Vyvážené — prúd v nulovom vodiči ≈ 0 (tri sa vektorovo vyrušia).
Pri rovnakých amplitúdach je súčet troch sínusoíd posunutých o 120° nulový → nulový vodič nie je zaťažený. Pozri stránku „Vyváženie troch fáz“ pre výpočet.
Trojfázové fázory (posun 120°)
Tri napätia ako rotujúce vektory, posunuté o 120° — symetrický systém
Symetrický systém (posuny 120° / 240°) — vektorový súčet troch ≈ 0 (vyrušia sa).
Vektorový súčet (výslednica)
0 V
výslednica = U_fáza × |R⃗ + S⃗ + T⃗| · U_fáza = 230 V · symetrický (120°) → 0
Tri fázy R/S/T sú vektory (fázory) rovnakej dĺžky, posunuté o 120°. Posuň posun S/T a sleduj, ako ich vektorový súčet (výslednica) rastie od nuly. Je to demonštrácia vyrušenia pri 120°: v reálnej sieti je posun pevný na 120° a prúd v nulovom vodiči vzniká z nerovnomerných záťaží na fázach (pozri stránku „Trojfázová rovnováha"), nie zo zmeny uhla.
Hviezda (Y) — Trojuholník (Δ)
Dva spôsoby zapojenia trojfázového systému
Trojfázový spotrebič — 3 vinutia (napr. motor)
Fázové napätie (L–N)
230 V
Združené napätie (L–L)
400 V
Napätie na vinutí
230 V
Líši sa len napätie na vinutí: hviezda = 230 V · trojuholník = 400 V
Hviezda (Y): každé vinutie je zapojené medzi fázu a nulu → vidí fázové napätie = 230 V (= U_združené / √3). Líniový prúd = prúd vinutia.
Sieťové napätia sú pevné a normalizované: 230 V medzi fázou a nulou, 400 V medzi fázami (U_združené = √3 × U_fázové). Pri hviezda/trojuholník sa NEMENIA tieto napätia, ale to, koľko napätia sa dostane na každé vinutie: v hviezde 230 V (fáza–nula), v trojuholníku 400 V (fáza–fáza). Preto rozbeh HVIEZDA-TROJUHOLNÍK: spustíš v hviezde (vinutie dostane len 230 V → znížený rozbehový prúd), potom prepneš na trojuholník pre plný výkon.
Ochrany
Charakteristiky MCB — B / C / D
Kde istič vypína: tepelne (preťaženie) alebo magneticky (skrat)
Vypínacia krivka
Pod 1,13 × In nevypína. Medzi 1,13 × In a prahom krivky → tepelne (pomaly). Nad prahom krivky (B 3× · C 5× · D 10× In) → magneticky (okamžite).
Prúdový chránič / toroid — reziduálny prúd
Ako prúdový chránič „cíti“ únik prúdu do zeme
Prah vypnutia: 30 mA
✓ Pod prahom — nevypína
Pri normálnej prevádzke je prúd vchádzajúci po fáze (L) = prúd vychádzajúci po nulovom vodiči (N) → súčet v toroide = 0. Únik do zeme (dotyk, porucha izolácie) odkloní časť prúdu → I_L > I_N; rozdiel (reziduálny prúd) sníma toroid. Pri ≥ 30 mA prúdový chránič vypne (Art. 4.1.5.2.1).
Diskusia
Komentáre sú pred zverejnením moderované. Tvoj e-mail sa verejne nezobrazuje.