Už vieš, čo je elektrický prúd: elektróny tečúce drôtom, ktoré tlačí napätie. Keď prúd začne tiecť, riadi sa niekoľkými pravidlami. Keď ich poznáš, dokážeš predpovedať, čo urobí ktorýkoľvek obvod.

Potrebuje uzavretý okruh

Prúd tečie len vtedy, keď existuje celá cesta z batérie cez drôty a spotrebiče a späť. Táto cesta je elektrický obvod. Keď okruh kdekoľvek prerušíš – vypneš vypínač, vytiahneš zástrčku, pretrhneš drôt –, tok sa zastaví všade naraz.

V jednom okruhu je prúd všade rovnaký

Veľa ľudí si myslí, že lampa elektrinu „minie“, a tak z nej vychádza menej, ako do nej vchádza. To nie je pravda! Každý elektrón, ktorý do lampy vojde, z nej aj vyjde a tečie späť do batérie.

Lampa si berie energiu, nie elektróny. Preto je v jednom okruhu prúd v každom bode presne rovnaký: pred lampou, za lampou aj vo vnútri batérie.

Na rázcestí sa prúd rozdelí

Žiarovky sa dajú zapojiť dvoma spôsobmi:

  • Za sebou (sériovo): jedna za druhou v jednom okruhu. Delia sa o tlačenie batérie, a tak každá svieti slabšie. A keď sa jedna pokazí, okruh je prerušený – zhasnú všetky.
  • Vedľa seba (paralelne): každá žiarovka má vlastnú cestu späť do batérie. Na každom rázcestí sa prúd rozdelí a každá žiarovka dostane plné tlačenie. Keď sa jedna pokazí, ostatné svietia ďalej.

Za sebou, alebo vedľa seba?

Prepínaj medzi dvoma spôsobmi zapojenia. Kliknutím na žiarovku ju vyskrutkuješ – sleduj ostatné.

+−batéria 6 V0,33 A0,33 A0,33 A
Ako sú žiarovky zapojené
Prúd z batérie 0,33 A
Prepínaj medzi dvoma spôsobmi a vyskrutkuj žiarovku. Za sebou jedna chýbajúca žiarovka zhasne všetky, vedľa seba ostatné svietia ďalej.

Tvoja domácnosť je zapojená vedľa seba. Preto keď vypneš lampu v kuchyni, chladnička sa nevypne.

Zohrieva veci

Keď sa elektróny predierajú látkou, narážajú do jej atómov. Atómy sa viac rozkmitajú a látka sa zohreje. Čím ťažšia je cesta – čím väčší je odpor –, tým viac tepla vznikne.

Toto teplo môže byť užitočné. Takto fungujú kanvice, hriankovače, fény aj elektrické ohrievače. No môže byť aj nebezpečné: kábel, ktorým tečie príliš veľký prúd, sa zohreje. Preto sú v domácnostiach poistky a ističe. Vypnú prúd skôr, než sa kábel zohreje natoľko, že by mohol spôsobiť požiar.

Vyrába magnety

V roku 1820 si dánsky vedec Hans Christian Ørsted všimol niečo úžasné. Keď drôtom tiekol prúd, strelka kompasu vedľa neho sa otočila. Každý elektrický prúd robí priestor okolo seba magnetickým.

Keď drôt stočíš do cievky, magnetický účinok bude oveľa silnejší. Keď do cievky vložíš železný klinec, vznikne elektromagnet: magnet, ktorý sa dá zapnúť a vypnúť.

Domáci elektromagnet Izolovaný drôt je veľakrát omotaný okolo železného klinca a jeho dva konce sa dotýkajú batérie. Prúd v cievke zmení klinec na magnet, ktorý zdvíha kancelárske spinky. batéria AA cievka z drôtu železný klinec spinky
Prúd v cievke zmení železný klinec na magnet. Keď okruh prerušíš, spinky odpadnú.

Elektromagnety sú všade: v zvončekoch, reproduktoroch, žeriavoch na šrotoviskách a v každom elektromotore.

Môže tiecť jedným smerom alebo tam a späť

Batéria tlačí elektróny len jedným smerom. To je jednosmerný prúd (DC). Prúd zo zásuvky je iný: kmitá tam a späť, v Európe 50-krát za sekundu. To je striedavý prúd (AC).

Jedným smerom, alebo tam a späť?

Sleduj elektróny v drôte a graf prúdu pod nimi.

stojí+ prúd−čas →
Druh prúdu

V skutočnej zásuvke v Európe kmitá prúd tam a späť 50-krát za sekundu – oveľa rýchlejšie, než to dokážeš vidieť.

Porovnaj dva druhy prúdu. Kmitanie je poriadne spomalené, aby ho bolo vidieť.

Vyberie si najľahšiu cestu

Keď si prúd môže vybrať z viacerých ciest, väčšina sa vyrúti tou najľahšou. Zvyčajne je to v poriadku – až kým sa neobjaví nechcená skratka. Holý drôt sa môže dotknúť iného drôtu alebo sa do zástrčky dostane voda. Vtedy sa skratkou môže rozbehnúť obrovský prúd.

To je skrat. Drôty a batérie sa veľmi zohrejú, môžu lietať iskry a môže vzniknúť požiar.

Skrat Batéria a žiarovka v okruhu. Holý drôt spojí obe strany žiarovky a vytvorí ľahkú skratku. Takmer celý prúd sa vyrúti cez skratku, žiarovka zhasne a drôty sa zohrejú. žiarovka (nesvieti) ľahká skratka − + horúce!
Skratka vedľa žiarovky: takmer celý prúd ide ľahkou cestou, žiarovka zhasne a drôty sa zohrievajú.

Toto pravidlo vysvetľuje aj to, prečo môžu vtáky bezpečne sedieť na drôtoch – a prečo sa človek nikdy nesmie stať najľahšou cestou do zeme.

Poďme hlbšie: Dve Kirchhoffove pravidlá pre dospelých a extra zvedavých

V roku 1845 zapísal Gustav Kirchhoff dve pravidlá, ktorými sa riadi každý obvod:

  • V každom uzle platí: prúd, ktorý vteká = prúd, ktorý vyteká. Náboj sa nikde nehromadí ani nestráca.
  • V každom okruhu sa tlačenia sčítajú. Napätie batérie sa rozdelí medzi spotrebiče v okruhu. Keď sú na 6-voltovej batérii dve rovnaké žiarovky za sebou, každá dostane 3 V.

Druhé pravidlo vysvetľuje, prečo žiarovky za sebou svietia slabo: každá dostane len časť tlačenia, a tak všetkými tečie menší prúd.

Poďme hlbšie: Aká rýchla je elektrina? pre dospelých a extra zvedavých

Samotné elektróny sa posúvajú veľmi pomaly: v domácom kábli len asi desatinu milimetra za sekundu. No tlačenie, ktoré ich rozhýbe, je elektrické pole, ktoré sa káblom šíri približne dvoma tretinami rýchlosti svetla. Preto sa lampa rozsvieti v tej chvíli, keď stlačíš vypínač, hoci žiadny elektrón neprejde od vypínača k lampe tak rýchlo.

Over sa

Prečo ostatné svetlá v tvojom dome svietia ďalej, keď jednu lampu vypneš?

Ukáž odpoveď

Lampy sú zapojené vedľa seba a každá má vlastnú cestu — Domácnosti sú zapojené vedľa seba (paralelne). Každá lampa má vlastnú cestu, a keď jednu prerušíš, ostatné fungujú ďalej.